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L’Università di Zurigo utilizza il sistema in campo largo ImageXpress per studiare le interazioni tra ospite e patogeni

“Avevamo la necessità di acquisire immagini e quantificare rapidamente la formazione di placche virali fluorescenti e numerosi altri marcatori selezionati in un formato automatizzato e compatibile con lo screening”

Gruppo del Prof. Dott. Urs Greber, Institute of Molecular Life

Sciences, Università di Zurigo, Svizzera

Vardan Andriasyan

Fanny Georgi

Robert Witte

Luca Murer

Dott. Artur Yakimovich (attualmente presso l’MRC Laboratory for Molecular Cell Biology, University College London)

Sistema di imaging ad alto contenuto ImageXpress Micro Confocal

Sistema di analisi ad alto contenuto in campo largo ImageXpress Micro XLS

La sfida

All’Università di Zurigo, i ricercatori sono interessati agli eventi tardivi che si verificano nelle cellule umane infettate da patogeni che si replicano, come i virus. Solitamente, questi eventi coinvolgono il rilascio della nuova progenie generata dal patogeno e la sua propagazione a cellule ospiti non infettate. L’obiettivo generale del team era quello di chiarire in che modo i virus assumono il controllo delle funzioni e della dinamica della membrana e dei lipidi, dei processi di trasporto citoplasmatico e del metabolismo per supportare la propria espressione genica, la formazione di progenie e, in ultima analisi, la trasmissione tra le cellule. La ricerca è incentrata sugli adenovirus e sui rinovirus, due agenti che causano malattie respiratorie nell’uomo.

Uno dei primi saggi quantitativi sviluppati nel campo della virologia è stato il saggio delle placche. Originalmente ideato da Renato Dulbecco, permette di misurare la propagazione di agenti infettivi su un monostrato di cellule. Tuttavia, una delle limitazioni di questo saggio è il basso rendimento. Pertanto, il team si proponeva di migliorare questo saggio sviluppando un metodo in fluorescenza, ad alto rendimento, ampiamente applicabile, basato sulla microscopia per analizzare le caratteristiche pato-biologiche delle cellule clonali.

L’Università di Zurigo utilizza il sistema in campo largo ImageXpress

La soluzione

Per acquisire immagini e analizzare le cellule infettate, il gruppo adopera un sistema ImageXpress® Confocal e un sistema in campo largo ImageXpress. Utilizzando questi strumenti in combinazione con un software di analisi delle immagini, il gruppo ha sviluppato internamente un metodo che ha portato il classico saggio delle piastre a un livello completamente nuovo, che è stato chiamato Plaque2.0

Il gruppo combina tecniche sperimentali, applicazioni di imaging e strumenti di analisi delle immagini e dei dati all’avanguardia, associati a simulazioni al computer, per visualizzare, misurare e prevedere le strategie che i diversi patogeni utilizzano per assicurare la propria sopravvivenza e replicazione a spese dell’ospite.

“La caratteristica che apprezziamo maggiormente nei sistemi ImageXpress è la combinazione di flessibilità e affidabilità. Sono i cavalli di battaglia del nostro gruppo”, ha dichiarato Vardan Andriasyan.

I risultati

 

L’uso dell’imaging ad alto contenuto per migliorare il classico saggio delle placche consente al gruppo di acquisire immagini e quantificare rapidamente la formazione di placche virali e numerosi altri marcatori selezionati in un formato automatizzato e compatibile con lo screening.

Utilizzando i sistemi ImageXpress Confocal e in campo largo per analizzare gli eventi cellulari indotti dai virus, i ricercatori sono in grado di studiare le alterazioni fenotipiche che si verificano durante l’infezione. Le misurazioni multiparametriche permettono di ottenere informazioni su densità, intensità, area, forma o posizione dell’infezione a livello di singola placca o di popolazione. Il team utilizza sia l’imaging su cellule vive che l’imaging al punto finale per le cellule e i virus e combina questi dati con analisi biochimiche e modelli numerici.

Il gruppo è convinto che queste ricerche permetteranno di ottenere nuove informazioni sui meccanismi molecolari coinvolti nelle funzioni cellulari e nei processi di infezione e costituiranno la base per applicazioni virali nel campo della ricerca clinica e della biotecnologia. Questo approccio potrebbe permettere lo sviluppo di nuovi agenti antivirali.

L’immagine composita di microscopia a fluorescenza qui di seguito (non in scala) raffigura la formazione di placche dopo l’infezione di cellule in coltura da parte di adenovirus (cellule blu), virus vaccinico (arancione, verde) e herpesvirus (magenta). Le immagini sono state acquisite utilizzando il sistema in campo largo ImageXpress Micro.

 

"Il sistema IXM-XL e il sistema IXM-C ci hanno aiutato a scoprire un nuovo inibitore virale con un approccio basato sui dati."

Inibitore virale con approccio basato sui dati

 

Riferimenti bibliografici

 

Reference-image

Maggiori informazioni sul saggio Plaque2.0 sono reperibili nella seguente pubblicazione:

Yakimovich, A., Andriasyan, V., Witte, R., Wang, I. H., Prasad, V., Suomalainen, M., & Greber, U. F. (2015). Plaque2. 0 - A High-Throughput Analysis Framework to Score Virus-Cell Transmission and Clonal Cell Expansion. PloS one, 10 (9): e0138760.

Maggiori informazioni sull’attività di ricerca del gruppo